Pourquoi l'anode est-elle toujours à gauche ?

Après le choix des deux demi-piles, le dessin se réorganise : oxydation à gauche, réduction à droite. Pour deux métaux, c'est le couple de plus petit E° ; pour une pile de concentration, le côté plus dilué. On dessine ainsi le sens des e⁻ dans le fil extérieur, de l'anode vers la cathode.

Comment construit-on Q pour le couple Zn et Ag⁺/Ag ?

La réaction est équilibrée sur le nombre d'électrons : Zn + 2Ag⁺ → Zn²⁺ + 2Ag, n = 2 ; les phases solides n'entrent pas dans Q : Q = [Zn²⁺]/[Ag⁺]².

Pourquoi la tension peut-elle ne pas coller à l'expérience ?

En réel, il y a des potentiels de jonction, les activités ne sont pas la molarité, des processus secondaires et la passivation de l'électrode. Ici : E° idéalisés et concentrations à la place des activités.

Et si les deux demi-piles sont le même métal ?

C'est une pile de concentration : E°cell = 0, mais E_cell = −(RT/nF) ln([Mⁿ⁺]_anode/[Mⁿ⁺]_cathode). Le côté dilué est l'anode (le métal se dissout) ; le côté concentré, la cathode (les ions se déposent). À concentrations égales, E_cell = 0.

Pile galvanique

Deux demi-piles, pont salin, voltmètre ; E° et fem de la pile par l'équation de Nernst d'après les concentrations.

Pile galvanique

Choisissez deux couples ion/métal (E° de réduction par rapport à l'ESH). L'anode (oxydation) et la cathode (réduction) sont placées automatiquement ; l'anode est toujours à gauche. Un même métal et des [ion] différentes : pile de concentration. Les concentrations entrent dans Q ; E_cell suit l'équation de Nernst pour la réaction équilibrée.

Les curseurs [ion] se rapportent aux demi-piles A et B du menu, et non au « bécher de gauche / de droite » du schéma. Q associe automatiquement les concentrations à la chimie de l'anode et de la cathode. À gauche, toujours l'anode.

Demi-pile A

Demi-pile B

[ion] dans la solution A (mol·L⁻¹)1 M

[ion] dans la solution B (mol·L⁻¹)1 M

Température T (K)298.15

Réaction de pile

Zn + Cu²⁺ → Zn²⁺ + Cu

Q = [Zn²⁺] / [Cu²⁺]

Cas

Raccourcis clavier

R — réinitialisation : Zn | Cu, 1 mol·L⁻¹, 298 K

Mesures

AnodeZn

CathodeCu

E°cell1.100 V

E_cell1.1000 V

Q1.000e+0

n (e⁻ de la réaction globale)2

À propos du modèle

La pile galvanique convertit une réaction d'oxydoréduction spontanée en courant dans le circuit extérieur. Le schéma comporte deux demi-piles, un pont salin, des électrodes métalliques et un voltmètre. On choisit deux couples ion métallique / métal (E° de réduction pédagogiques par rapport à l'ESH). L'anode (oxydation) est à gauche, la cathode (réduction) à droite : pour deux métaux différents, l'anode est le couple de plus petit E° ; pour un même métal à des concentrations différentes, le côté dilué est l'anode (pile de concentration). Les concentrations entrent dans le quotient de réaction Q ; l'équation de Nernst E_cell = E°cell − (RT/nF) ln Q donne la fem. Sur le pont, schématiquement, les cations vont vers la cathode et les anions vers l'anode. Les activités sont remplacées par les concentrations ; les potentiels de jonction et la polarisation sont omis.

Public : Lycée et début de licence : oxydoréduction, potentiels standard, équation de Nernst.

Notions clés

pile galvanique
anode et cathode
potentiel standard de réduction
pont salin
force électromotrice
équation de Nernst
quotient de réaction Q
pile de concentration

Comment ça marche

Deux demi-piles, pont salin, voltmètre ; anode à gauche (plus petit E°), cathode à droite. E°cell et E_cell par l'équation de Nernst, d'après les concentrations d'ions et la température. Cas : pile Daniell, Fe|Cu, Zn|Ag. Si |E_cell| est notable, des électrons circulent dans le fil extérieur.

Formules

E°cell = E°cathode − E°anode (les deux comme réductions par rapport à l'ESH)

E_cell = E°cell − (RT / nF) ln Q

Questions fréquentes

Pourquoi l'anode est-elle toujours à gauche ?: Après le choix des deux demi-piles, le dessin se réorganise : oxydation à gauche, réduction à droite. Pour deux métaux, c'est le couple de plus petit E° ; pour une pile de concentration, le côté plus dilué. On dessine ainsi le sens des e⁻ dans le fil extérieur, de l'anode vers la cathode.
Comment construit-on Q pour le couple Zn et Ag⁺/Ag ?: La réaction est équilibrée sur le nombre d'électrons : Zn + 2Ag⁺ → Zn²⁺ + 2Ag, n = 2 ; les phases solides n'entrent pas dans Q : Q = [Zn²⁺]/[Ag⁺]².
Pourquoi la tension peut-elle ne pas coller à l'expérience ?: En réel, il y a des potentiels de jonction, les activités ne sont pas la molarité, des processus secondaires et la passivation de l'électrode. Ici : E° idéalisés et concentrations à la place des activités.
Et si les deux demi-piles sont le même métal ?: C'est une pile de concentration : E°cell = 0, mais E_cell = −(RT/nF) ln([Mⁿ⁺]_anode/[Mⁿ⁺]_cathode). Le côté dilué est l'anode (le métal se dissout) ; le côté concentré, la cathode (les ions se déposent). À concentrations égales, E_cell = 0.

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